-
Photomaske für eine integrierte Schaltung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine für die Herstellung einer integrierten Schaltung geeignete
Photomaske, die eine Glasplatte mit extrem flacher Oberfläche, einen transparenten,
elektrisch leitfähigen Überzug aus beispielsweise Indiumoxid, daran gebunden, und
einen metallischen Chromüberzug, der auf dem elektrisch leitenden Überzug gebildet
ist, umfaßt.
-
Die Erfindung betrifft eine für die Erzeugung einer integrierten
Schaltung geeignete Photomaske, die ein Maskenmuster mit guter Dauerhaftigkeit ergibt,
und eine Grundplatte für die Photomaske.
-
Eine integrierte Schaltung, oder abgekürzt IC (für den angelsächsischen
Ausdruck "integrated circuit"), wird durch Laminierung eines Oxidfilms und dann
eines KPR-Flüssigkeitsfilms (Kodak Photoresist, Warenzeichen für einen Flüssigkeitsfilm
vom Polyvinylcinnamat-Typs, hergestellt von Eastman Kodak) auf ein Siliciumblättchen
und Photoätzen eines Schaltmusters auf die Oberfläche des Laminats, z.B. durch Durchführen
einer Isolierungsstufe, eine Stufe, bei der ein Material vom P-Typ darauf diffundiert
wird, eine Stufe, bei der ein Material vom N-Typ darauf diffundiert wird, und eine
Elektrodenverdrahtungsstufe, hergestellt. Das Schaltungsmuster beim Photoätzen muß
eine hohe Genauigkeit von weniger als 1 Mikron besitzen. Beispielsweise wird ein
Schaltungsmuster 300 X im Maßstab mit einer Genauigkeit von 1/25 mm gezogen und
photographisch auf einen Maßstab von 1/300 durch eine Präzisionskamera verkleinert.
Das photographisch reduzierte Muster wird dann als Original des Schaltungsmusters
verwendet. Die Genauigkeit dieses Originals beträgt 1/7500 mm oder weniger als 1
Mikron.
-
Der Ausdruck "IC Photomaske", wie er in der vorliegenden Anmeldung
verwendet wird, bedeutet eine Originaiplatte bzw. -folie mit einem Muster für die
Übertragungsbelichtung (d.h. bei dem das Bildmuster durch transmittiertes Licht
übertragen wird), die zum Photoätzen des Siliciumblättchens, wie oben beschrieben,
verwendet wird. Bekannte IC-Photomasken werden durch Bildung eines dünnen Films
(mit einer Dicke von mehreren zehn m/u) aus metallischem Chrom auf einer extrem
flachen Oberfläche einer Glasplatte hergestellt, wobei man ein Zerstäubungsverfahren
verwendet, wie ein Plasma- oder ein Vakuumabscheidungsverfahren.
-
Ein Schaltungsmuster bzw. -modell bzw. -vorlage aus dem dünnen Film
aus metallischem Chrom wird auf der Glasplatte durch Beschichten eines photoempfindlichen
Mittels, das als Photoresist bzw. Photoabdeckmittel bzw. -widerstand bezeichnet
wird (z.B. KPR, wie oben beschrieben, oder ein anderer, an sich bekannter Photoresist),
auf dem dünnen, metallischen Chromfilm einer solchen Photomaske gebildet. Der Photoresist
wird dann mit Licht durch ein Original des obigen Schaltungsmusters, das in Kontakt
mit dem Photoresist gebracht wird, belichtet, um optisch das Schaltungsmuster des
Originals zu übertragen, und dann wird der Chromfilm geätzt. Dieses auf dem Chromfilm
gebildete Muster wird im folgenden als "Maskenmuster" bzw. "Maskenanordnung" bezeichnet.
Das Maskenmuster umfaßt den metallischen Chromfilm, der auf der Oberfläche der Glasplatte
vorhanden ist. Der Film ist nicht notwendigerweise kontinuierlich, und einige. Teile
des Films sind als isolierte Flächen auf der Glasplatte vorhanden.
-
Eine Photomaske mit einem solchen Maskenmuster darauf wird auf ein
Siliciumblättchen bzw. -platte aufgelegt und für die Übertragungsbelichtung verwendet.
Da das Maskenmuster t sächlich ein zum Verbrauch bestimmtes Material ist, besteht
die
übliche Praxis darin, ein Maskenmuster für ein Original oder ein Suboriginal herzustellen
und ein Maskenmuster für die Übertragung auf ein Siliciumblättchen unter Verwendung
dieses Original- oder Suboriginal-Maskenmusters herzustellen.
-
Wegen der Produktionskosten wird bei dieser Photomaske (Arbeitsphotomaske)
zur Herstellung eines Maskenmusters für die Übertragung auf ein Siliciumblättchen
häufig ein Silberhalogenidemulsionsüberzug anstelle des metallischen Chromfilms
verwendet.
-
Wenn das Maskenmuster des Originals oder des Suboriginals mit einem
Muster in einem metallischen Chromfilm darauf auf die Photomaske mit einem Silberhalogenidemulsionsüberzug
übertragen wird, beobachtet man, daß der Kantenteil der isolierten Flächen (die
im folgenden als "Inseln" bezeichnet werden) des metallischen Chromfilms abfällt
oder sich abschält. Selbst ein nur sehr geringes Abfallen des Kantenteils verursacht
ein vollständiges Versagen der Funktion des Übertragungsoriginals, und dies ist
ein vernichtender Nachteil.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Übertragungsphotomaske
zur Verfügung zu stellen, die ein Maskenmuster ergibt, das frei ist vom Abfallen
von Kanten der Inseln des Musterfilms.
-
Erfindungsgemäß soll weiterhin eine Grundplatte für eine solche Photomaske
zur Verfügung gestellt werden.
-
Erfindungsgemäß soll ein Verfahren zur Herstellung eines Maskenmusters
mit hoher Genauigkeit auf einer solchen Photomaske geschaffen werden.
-
Erfindungsgemäß soll ein Verfahren zur Herstellung eines Maskenmusters
geschaffen werden, das besonders für die Übertragung auf eine Photomaske geeignet
ist, die mit einer Silberhalogenidemulsion beschichtet ist.
-
Erfindungsgemäß soll eine Grundplatte für eine IC-Photomaske zur
Verfügung gestellt werden, wobei die Platte eine Glasplatte bzw. -folie mit extrem
flacher Oberfläche und einen daran gebundenen, transparenten, elektrisch leitfähigen
Überzug enthält.
-
Erfindungsgemäß soll weiterhin eine IC-Photomaske geschaffen werden,
die durch Laminierung eines metallischen Chromüberzugs auf dem transparenten, elektrisch
leitfähigen Überzug auf der Grundplatte, wie oben für eine IC-Photomaske beschrieben,
hergestellt wird.
-
Die Grund- bzw. Basisplatte bzw. das Grundblättchen für die erfindungsgemäße
IC-Photomaske wird als Grundplatte bzw. -blättchen für die Herstellung von IC-Photomasken
im Handel verkauft und ist eine an sich bekannte Glasplatte für Photomasken.
-
Als Glasplatte können bei der vorliegenden Erfindung die an sich
bekannten Glasgrundmaterialien verwendet werden.
-
Die besonders für die Glasplatte erforderliche Eigenschaft ist die,
daß die Oberfläche der Glasplatte eine extrem flache Oberfläche sein sollte, die
frei von selbst sehr kleinen Schramme bzw. Kratzern ist. Ein Beispiel eines geeigneten
Glases, das erfindungsgemäß als Glasgrundmaterial verwendet werden kann, ist ein
Glas vom Na2O-CaO-SiO2-Typ. Eine geeignete Dicke für das Glasgrundmaterial liegt
im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5 mm, und die Größe des Glasgrundmaterials kann
im Bereich von etwa 40 bis etwa 150 mm liegen. Das Glasgrundmaterial sollte eine
Transparenz von mindestens etwa 70% bei 400 m/u aufweisen.
-
Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete, transpav rente, elektrisch
leitfähige Überzug sollte solche Eigenschaften besitzen, daß eine gute Transmission
des Lichts und eine gute
Leitung der Elektrizität möglich sind.
Bevorzugt besitzt der transparente, elektrisch leitfähige Überzug eine Lichtdurchlässigkeit
von mindestens etwa 70% bei einer Wellenlänge von 400 nyi und einen oberflächenelektrischen
Widerstand von etwa 1 Kill hm/cm2 oder weniger. Spezifische Beispiele von Überzügen
mit diesen Eigenschaften sind ein Überzug aus Indiumoxid, ein Überzug aus Zinnoxid
und ein Überzug aus Wolframtrioxid.
-
Ein Indiumoxidüberzug ist bevorzugt. Dieser Überzug kann leicht unter
Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens hergestellt werden, und eine geeignete
Dicke des Überzugs beträgt etwa 10 bis etwa 500 m/u.
-
Der metallische Chromüberzug als Deckschicht der erfindungsgemäßen
Photomaske kann, wie bei bekannten Photomasken.
-
nach einem Zerstäubungsverfahren unter Verwendung eines Plasma-oder
Vakuumabscheidungsverfahrens hergestellt werden. Der metallische Chromüberzug ist
üblicherweise etwa 10 bis etwa 500 m/u dick.
-
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Photomaskenmuster, das
hunter Verwendung der erfindungsgemäßen Photomaske erhalten wird, und ein Verfahren
zur Herstellung dieses Maskenmusters. Erfindungsgemäß kann ein Maskenmuster in der
erfindungsgemäßen Photomaske durch Beschichten eines Photoresists auf die Photomaske
in an sich bekannter Weise, optische Projektion des Musters eines Originals auf
den Photoresist, Entfernung der nichtbelichteten Flächen des Photoresists und dann
Ätzen des Chromüberzugs hergestellt werden. Für diese Ätzstufe ist es erforderlich,
ein Ätzmittel zu verwenden, das das metallische Chrom löst, das aber den transparenten,
elektrisch leitfähigen Überzug darunter nicht angreift. Geeignete ätzmittel, die
verwendet werden können, werden von der Art des vorhandenen, transparenten, elektrisch
leitfähigen Überzugs abhängen. Beispielsweise kann, wenn der transparente, elektrisch
leitfähige Überzug Indiumoxid ist, eine wäßrige
Lösung aus Cer<IV)-ammoniumnitrat
CCe(NH4)2.(N03)6] geeigneterweise als ätzmittel verwendet werden. Geeignete
Photoresists, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen
Resists vom positiven Typ und vom negativen Typ, Resists vom Elektrostrahltyp, usw.
Diese Photoresists, Verfahren für ihre Verwendung, Atzlösungen und Bedingungen -u.ä.
werden z.B. von Ohyo Butsuri, Journal of Applied Physics, Band 41, Nr. 9, Seiten
839-842 (1972), und von Ohyo Butsuri, Journal of Applied Physics, Band 43, Nr. 5,
Seiten 481-490 (1974), herausgegeben von Japanese Applied Physics Association, beschrieben.
-
Das entstehende Übertragungsoriginal, das durch Bildung eines Maskenmusters
in der erfindungsgemäßen Photomaske auf-die oben beschriebene Art erhalten wird,
wird auf eine Arbeitsmaske durch ein Maskenmuster aus metallischem Chrom, das in
Kontakt damit gebracht wird, übertragen. Mit bekannten, mit metallischem Chrom beschichteten
Photomasken fällt der Kantenteil der Inseln des Musters ab, abhängig von dem Material,
aus dem die Arbeitsmaske hergestellt ist. Bei der erfindungsgemäßen Photomaske wird
das Abfallen des Kantenteils der Inseln vermieden.
-
Man nimmt an, daß dieses Abfallen als Folge der statischen Ladungen
auftritt, die zum Zeitpunkt des Kontakts für die Übertragung erzeugt werden, und
daß der metallische Chromüberzug, der an der Oberfläche der Glasplatte mit einer
nicht sehr starken Adhäs on haftet, sich, bedingt durch den Einfluß der statischen
Ladung, abschält. An Teilen mit Ausnahme der Inseln wird die statische Ladung durch
die für das Pressen der Photomaske verwendeten Metallstücke geführt, und daher tritt
kein Abschälen an diesen Teilen auf. Man nimmt an, daß in der erfindungsgemäßen
Photomaske die statische Ladung' die in dem metallischen Chromüberzug in den Inseln
gebildet wird, durch den transparenten, elektrisch leitfähigen Überzug,
der
unter dem Chromüberzug liegt, zerstreut wird und daß dementsprechend ein Abschälen
der Inseln verhindert wird.
-
Aus diesem Grund ist die erfindungsgemäße Photomaske eine besonders
nützliche Photomaske, die wirksam für die Übertragung eines Naskenmusters auf alle
Arbeitsphotomasken verwendet werden kann, wo sich beim Kontakt statische Ladungen
aufbauen können.
-
Hinsichtlich der Produktionskosten sind Photomasken, die mit einer
Silberhalogenidemulsion beschichtet sind, als Arbeitsphotomasken bevorzugt. Es wurde
gefunden, daß, wenn ein Maskenmuster der erfindungsgemäßen Photomaske auf solche
Arbeitsphotomasken übertragen wird, die Gebrauchsdauer des übertragenen Musters
als Original wesentlich verlängert wird, verglichen mit der Verwendung bekannter
Maskenmuster, die keinen transparenten, elektrisch leitfähigen Überzug enthalten.
-
Da Licht von dem transparenten, elektrisch leitfähigen Überzug des
Maskenmusters bei der vorliegenden Erfindung durchgelassen wird, kann der angeätzte
Teil für die optische Übertragung verwendet werden, selbst wenn das Maskenmuster
mit einer Glasplatte verbunden ist. Dies ist ein weiterer, wesentlicher Vorteil.
-
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Sofern nicht anders
angegeben, sind alle Teile, Prozentgehalte und ähnliche Angaben durch das Gewicht
ausgedrückt.
-
Vergleichsbeispiel Metallisches Chrom wird direkt mit einer Na2O-CaO-SiO##-Glasplatte
unter Verwendung eines Zerstäubungsverfahrens in einer Dicke von 80 m/u unter Bildung
einer Maske aufgetragen bzw. verbunden. Ein Muster wird optisch projiziert und auf
die entstehende Maske übertragen. Zehn solche Proben werden
hergestellt.
Das Muster jeder Probe wird auf eine Photomaske übertragen, die mit einer Silberhalogenidemulsion
beschichtet ist. Das Abfallen des Musters des Originals wird unter Verwendung eines
optischen Mikroskops nach Beendigung von jeweils zehn Übertragungsvorgängen geprüft.
Nach 10 Übertragungen zeigen drei Proben ein Abfallen. Nach 20 Übertragungen zeigen
fünf Proben ein Abfallen. Alle Originale zeigen ein Abfallen nach 30 Übertragungen.
-
Beispiel 1 Indiumoxid wird als transparenter, elektrisch leitfähiger
Überzug in einer Dicke von 140 m/u auf eine Na2O-CaO-SiO2-Glasplatte durch Vakuumabscheidung
aufgetragen. Der transparente, elektrisch leitfähige Überzug besitzt eine Lichtdurchlässigkeit
bei einer Wellenlänge von 400 m/u von 90% und einen elektrischen ~ Oberflächenwiderstand
von 70 Ohm/cm2. Metållisches Chrom wird in einer Dicke von 80 m/u auf den elektrisch
leitfähigen Überzug unter Verwendung eines Zerstäubungsverfahrens unter Herstellung
einer Maske abgeschieden. Ein Muster wird optisch projiziert und auf die entstehende
Maske übertragen. Zehn solche Proben werden hergestellt und ihre Dauerhaftigkeit
wird geprüft. Selbst nachdem die Muster von diesen Originalproben 60 Mal auf Photomasken,
die mit einer Silberhalogenidemulsion beschichtet sind, übertragen wurden, tritt
an keiner der zehn Proben ein Abfallen auf.
-
Beispiel 2 3 Gew.% Wolframtrioxid enthaltendes Indiumoxid wird als
transparenter, elektrisch leitfähiger Überzug auf eine Na20-CaO-SiO2-Glasplatte
durch Vakuumabscheidung in einer Dicke von 140 m/u abgeschieden. Der elektrisch
leitfähige Überzug besitzt eine Lichtdurchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 400
m/u von 90% und einen elektrischen Oberflächenwiderstand von 14 Ohm/cm2. Metallisches
Chrom wird in einer Dicke von
80 m/u unter Verwendung eines Zerstäubungsverfahrens
auf den elektrisch leitfähigen Überzug unter Bildung einer Maske abschieden. Ein
Mus-l;er wird optisch projiziert und auf die entstehende Maske übertragen. Zehn
solche Proben werden hergestellt und auf ihre Dauerhaftigkeit geprüft. Selbst nachdem
die Muster dieser Originalproben 60 Mal auf Photomasken, die mit Silberhalogenidemulsion
beschichtet sind, übertragen wurden, tritt kein Abfallen in irgendeiner der zehn
Proben auf.
-
Ende der Beschreibung.